《路面路基工程》5路基防护与加固

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,路面路基工程,汽车与交通学院,第五章 路基防护与加固,第五章,路基防护与加固,学习要点：,掌,握路基防护与加固的作,用；,熟悉,路基防护与加固的类型及方法,；,了解路基防护与加固各类型的适用范围。；,第一节 概述,一,.,影响路基强度和稳定性的不利因素,浸水后,，湿度增大，土,强度降低,；,岩性差的岩体，在水温变化条件下，,加剧风化,；,路基表面在温差和湿差作用下形成,胀缩循环和干湿循环,，导致,强度衰减和剥落,；,地表水和地下水,的影响，使岩土,表层失稳,，易造成,水毁,病害；,沿河路堤在,水流冲击和浸蚀,作用下，易破坏；,湿软地基,承载力不足，易导致,路基沉陷,。,不利因素有什么共同点？,全是水啊,二,.,路基防护与加固设施,坡面防护,：保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿差变化影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变，从而保护边坡整体稳定性。常用坡面防护设施有,植物防护,和,工程防护,。,堤岸防护与加固,：主要对沿河滨海路堤、河滩路堤及水泽区路堤，针对水流的破坏工作而设，起防水治害和加固堤岸双重功效。堤岸防护与加固设施有,直接,和,间接,两类。,湿软地基加固,：提高湿软地基承载力，以防路基沉陷、滑移或其他病害。加固关键在与,治水,和,固结,。,第一节 概述,三,.,路基防护与加固工程设计原则,因地制宜,就地取材,经济适用,第一节 概述,照顾景观,拓展：,Ansys,模型的路基预估沉降法,针对,B1,，,B4,标试验段，用,Ansys,数据模型预估总沉降。,1,）、确定概化几何参数,B1,标,K5,300,K5,420,段,填高：,17m,；,顶面宽度：,34m,；,边坡坡度：,1,：,1.5,，,1,：,1.75,；,地基计算深度：三倍路堤高度，即,51m,；,地基计算宽度：四倍路堤底面宽度，即,187m,；,6,B4,标,K26+230,K26,330,填高：,12m,；,顶面宽度：,34m,；,边坡坡度：,1,：,1.5,，,1,：,1.75,；,地基计算深度：三倍路堤高度，即,48m,；,地基计算宽度：四倍路堤底面宽度，即,93.5m,；,7,概化数字模型的计算参数见表一,土层,厚度,(m),重度,(kN/m,3,),压缩模量,(E,s,/Mpa),c(kPa),(,),填土,17,19,40,19.5,25,8,建立模型并划分网格,针对,B1,标,K5,300,K5,420,和,B4,标,K26+230,K26,330,情况，建立模拟数据模型，并划分网格，如下图所示。,9,3,）计算,通过,Ansys,进行有限元分析计算，得到两处试验路总沉降量预估图，如下：,B1,标,K5,300,K5,420,，总沉降量预估值为,1.94m,。,10,K26+230,K26,330,，总沉降量预估值为,1.30m,。,11,两处沉降量对比,12,第二节 坡面防护,一,.,植物防护,（一）,作用：,美化路容，协调环境，调节边坡土湿温，起固结和稳定边坡的作用。,（二）,.,适用性：,坡高不大，边坡比较稳定的土质坡面。,（三）,主要方法：,1.,种草,适用性：边坡坡度不陡于,1,：,1,，土质适于种草，不浸水或短期浸水但地面径流速度不超过,0.6m/s,边坡。,草品种：适应当地自然条件，根系发达，中茎低矮，多年生长的草种。,第二节 坡面防护,一,.,植物防护,2.,铺草皮,适用性：坡面冲刷较严重，边坡较陡，径流速度大于,0.6m/s,，容许最大速度为,1.8m/s,。,铺筑方式：,平铺,草皮种类：苇状羊茅、无芒雀麦、小冠花、毛花雀稗,第二节 坡面防护,一,.,植物防护,网格式,斜交叠铺,水平叠铺,垂直叠铺,第二节 坡面防护,一,.,植物防护,3.,植树,适用性及作用：适用于各种土质边坡和极严重风化的岩石边坡，边坡坡度为,1,：,1.5,或更缓。用在,堤岸边的河滩,上，用来降低流速，促进泥沙淤积，防水直接冲刷路堤；,沙漠与雪害地区,，防护林带还起到阻沙防雪作用。,常用树种,：,柴穗槐、夹竹桃、野蔷薇、山楂等低矮灌木。,布置形式,：,梅花型和方格型，间距,40,60cm,。,第二节 坡面防护,一,.,植物防护,3.,植树,土质边坡防护还可采用,拉伸网草皮,、,固定草种布,和,网格固定撒种,。,第二节 坡面防护,一,.,植物防护,第二节 坡面防护,一,.,植物防护,第二节 坡面防护,一,.,植物防护,第二节 坡面防护,一,.,植物防护,植生带植被护坡,路堑边坡液压喷播植被护坡,第二节 坡面防护,一,.,植物防护,三维植被网护坡,挖沟植草护坡,第二节 坡面防护,一,.,植物防护,土工格栅植草护坡,藤蔓植物护坡,第二节 坡面防护,一,.,植物防护,预应力锚索框架地梁内植被护坡,预应力锚索地梁内植被护坡,第二节 坡面防护,一,.,植物防护,在混凝土表面植被护坡,在浆砌片石表面植被护坡,二,.,工程防护,第二节 坡面防护,1.,抹面防护,适用性：,石质挖方坡面,，岩石表面易风化，但较完整，尚未剥落的新坡面，边坡应较干燥。,常用材料：,石灰浆、石灰与炉渣混合灰浆、石灰炉渣三合土、四合土,等，可加,纸筋,或,竹筋,，提高强度，或加适量,制盐副产品卤水,，可加速硬化和预防开裂。,抹面厚度：一般,2,10cm,。,施工工序及施工要求：清理、填坑、洒水、抹面、拍浆、抹平、养生。坡面岩层有大的裂缝、深坑时，应进行灌浆、勾缝或嵌补；大面积抹面时，每隔,5,10m,设伸缩缝一道；防止水分从抹面周边渗入。,采用砂石、水泥、石灰等进行防护,第二节 坡面防护,二,.,工程防护,2.,喷浆,适用性：易风化而坡面不平整的,岩石挖方边坡,常用材料：,水泥砂浆、水泥石灰砂浆,等，加筋材料可用,铁丝网,或,土工格栅,。,比较坚硬的岩石坡面，为防水渗入缝隙成害，分别予以灌浆、勾缝或嵌补等。,喷浆厚度：不宜小于,5cm,，喷射混凝土厚度以,8cm,为宜，分,2,3,次喷射。,第二节 坡面防护,二,.,工程防护,3.,干砌片石护坡,适用性及作用：浸水路堤、重要路段或暴雨集中地区的土质高边坡及桥涵附近坡面与岩坡、地面排水沟渠等，防止地面水流或河水冲刷。,结构及材料要求：,砌片石厚度一般为,0.3m,，其下设不小于,0.1m,厚的砂砾垫层。,础选用较大石块砌筑，与侧沟相联时，采用,50,号浆砌片石砌筑。,施工方法：先垫砂层，然后自上而下平整地铺砌片石，片石应逐块嵌紧且错缝，护面厚度一般不小于,20cm,，干砌要勾缝，护面顶部要封闭。,第二节 坡面防护,二,.,工程防护,3.,干砌片石护坡,第二节 坡面防护,二,.,工程防护,4.,护面墙,浆砌片石的坡面覆盖层。,适用性及作用：用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡。,第三节 冲刷防护,一,.,直接措施,1.,植物防护,2.,石砌防护,同坡面防护基本类同，但要求更高,3.,抛石防护,水流速度达到或超过,3.0m/s,边坡率,m,1,一般为,1.5,2.0,，,m,2,为,1.25,2.0,；石料,粒径,一般为,15,50cm,第三节 冲刷防护,一,.,直接措施,4.,石笼防护,水流速度达到或超过,5.0m/s,石笼填石粒径：最小不小于,4cm,，一般为,5,20cm,，外层用大且棱角突出石料，内层可用较小石块填充。,排列方式,防冲刷淘底：,平铺并与坡角线垂直,防堤岸边坡冲刷：,垒码平铺成梯形,第三节 冲刷防护,一,.,直接措施,5.,土工织物软体沉排防护,在土工织物上以块石或预制混凝土块体为压重的护坡结构,适用性：水下工程及预计可能发生冲刷的河床和岸坡,结构形式：单片垫和双片垫,第三节 冲刷防护,一,.,直接措施,6.,土工模带,一种双层织物带，带重充填流动性混凝土或水泥泥浆，凝固后成高强度和高刚度的硬结板块。,第三节 冲刷防护,二,.,间接措施,1.,设置导治结构物,作用：改变水流方向，消除或减缓水流对堤岸直接破坏，减轻堤岸近旁淤积，消除水流对局部堤岸的损害。,主要形式：,丁坝（,3,）,顺坝（,1,）,格坝（,2,）,丁坝,第三节 冲刷防护,二,.,间接措施,2.,改河工程,主要目的：,适用性：一般限于小型工程,将直接冲刷路基的水流引向旁处,路基占用河槽后，需拓宽河道,挖滩改河，清除孤石，改移河道，保护路基,裁弯取直，有利布置路线或桥涵,第四节 湿软地基加固,软土（含水量高于,30,的粘质土、粉质土和有机质土）、泥沼、泥炭、湿陷性黄土、人为垃圾、松散杂填土、膨胀土、海（湖）沉积土,软土上的路堤可能会因为过大的沉降引起开裂甚至剪切破坏,湿软地基,土中的高含水量使路基很难被压实，紧迫的工期要求，以及经济效益方面的考虑，亟待寻求合适的处治方法。,44,部分高含水量的过湿土地基下面还存在淤泥层，无法按照设计方法施工。,45,部分地段的过湿土具有膨胀性,46,B4,标存在部分软土地基，施工单位初步处治效果不佳。,47,B4,标同样存在大量的过湿土地段，排水十分困难，亟待解决,48,A5,标过湿土翻晒的时候成一个个大块，需要人工打碎晾晒。但是效果并不理想。,49,翻晒两天后，土的含水量仍然偏大,50,第四节 地基加固,一,.,换填土层法,砂垫层的作用：提高承载力，减小沉降，加速软弱土层的排水固结，防止胨胀，消除膨胀土的胀缩作用，亦可处理暗穴。,砂垫层要求：厚度一般在,0.6,1.0m,；砂料以中粗砂为宜，级配良好，颗粒不均匀系数不大于,5,，含泥量不超过,3,5,。,将基底下一定深度范围的湿软土层挖去，换以强度较大的砂、碎（砾）石、灰土或素土，以及其他性能稳定、无侵蚀的土类，并予以压实。,适用于软弱土层位于地表，换挖深度不超过,3m,的场合,适用于排水困难的洼地，而软弱土层易于滑动，厚度又较薄，表层无硬壳，石料来源充分,1.,开挖换填,2.,抛石挤淤,3.,爆破挤淤,爆空区,挤出区,适用于换填深度超过,3m,，需要快速施工且允许爆破的场合。对于稠度较大的软土采用先爆后填，对于稠度小的软土，可以先填后爆破。,第四节 地基加固,二,.,重锤夯实法,适用性：,地下水位,0.8m,以下稍湿的一般粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土等。,作用：,提高地基表层土强度；降低地表的湿陷性；减少表层土的强度不均一性。,以钢筋混凝土制成规定重量的截头圆锥体，以一定落距夯击土层。,要求：,锤重：,1.5t,或稍重；锤底直径：,1,1.5m,；起重设备能力：,8,15t,，落距：,2.5,4.5m,；夯击遍数：一般,8,12,遍。,在重锤夯实法基础上，出现了,强夯法,，以更大的锤重和落距，利用冲击波和动应力，达到加固土基目的。,强夯步骤,1,清理并平整施工场地；,2,标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；,3,起重机就位，夯锤置于夯点位置；,4,测量夯前锤顶高程；,5,将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，,若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平,；,想看视频吗？,*冲击压实法,冲击压实技术于,20,世纪,50,年代由南非提出，经历了,70,80,年代的研究才初具成熟。,90,年代这种技术开始向全球推广。,日本、美国、德国等发达国家在,20,世纪,90,年代便将冲击压实技术广泛地应用于机场工程、地基加固、水坝填筑、路基填筑等工程实践中，并制定了相关的标准。,和普通压路机相比，冲击压实机的主要特点是其碾压轮为三边形或多边形棱柱体，对路基的压实作用不仅来自于碾压轮自身重量产生的静荷载，而且由于碾压轮存在大小半径差，在碾压轮前进时其部分势能转化为动能，对路基产生强烈的冲击作用，从而可大大提高压实功效。,58,国内部分使用冲击压实机的公路,新郑（新乡,郑州）高速公路,郑州西南绕城高速公路,青银（青岛,银川高速公路,百罗（百色,罗村口）高速公路,八达岭高速公路,盘海,(,盘锦,海城,),高速公路,商开（商丘,开封）高速公路,万州机场跑道,大齐（大庆,齐齐哈尔）公路,湘耒（湘潭,莱阳）高速公路,59,冲击碾压方式,当施工场地宽度大于冲击压路机转弯半径的四倍时，以道路中心线对称地将左右幅分开，压实行驶路线按图所示,60,施工场地的宽度小于四倍转弯半径时，按下图进行 ：,61,冲击碾压测试点布置示意图,62,冲击轮重叠,1/2,后冲击压路机行驶冲压示意图,63,第四节 地基加固,三,.,排水固结法,加载量：大致与设计荷载接近，预压至,80,固结度,砂井要求：,加速排水固结进程，使抗剪强度提高,1.,堆载预压：挤出土中过多含水，挤紧土粒。,2.,砂井堆载预压：,直径,：,8,10cm,间距,：井径的,6,8,倍,长度,：穿越地基可能的滑动面,成孔方式,：沉管法、水冲法,排水固结法还有降水预压和,真空预压,等技术,砂垫层法,砂垫层,填土,软土层,适用于：,a.,路堤高度小于两倍极限高度，软土表面无透水性低的硬壳；,b.,软土层不很厚，或虽稍厚，但具有双面排水条件；,c.,当地有砂，运距不太远；,d.,施工期限不甚紧迫。,砂垫层的厚度一般为,0.6,1.0m,，视路堤高度、软土层的厚度及压缩性而定。,砂井,/,袋装砂井,/,塑料排水板排水法,真空堆载预压排水法示意图,砂垫层,堆载填土,砂井,/,袋装砂井,/,塑料排水板,塑料薄膜,射流泵,有孔管道网络,有孔管道网络示意图,广泛适用于各类饱和粘土、粉土,第四节 地基加固,四,.,挤密法,土基成孔后，在孔中灌以砂、石、灰土等材料，捣实而成直径较大的桩体，利用横向挤紧作用，使地基土靠紧，空隙减小，同时，桩体和原土组成复合地基，达到加固目的。,1.,砂桩,适用性：处理松砂、杂填土和粘粒含量不大的普通粘性土，亦可有效防止砂土液化。,砂桩要求：井径较大（一般为,20,30cm,）；间距宜小（约为桩径的,3.5,倍）,第四节 地基加固,四,.,挤密法,2.,石灰桩,作用机理：生石灰的吸水、膨胀、发热及离子交换作用，使桩体硬化，改善原地基土的性质，还可减小因周围土的蠕变所引起的侧向位移。,适用于含砂量低，没有滞水砂层的软土。,施工要求：生石灰,密封贮存,，灰块必须,粉碎至一定要求。,尺寸：井径一般为,20,30cm,；间距约为桩径的,3.5,倍,布置：按梅花形布置,挤密法中还有,振冲法,。,第四节 地基加固,五,.,化学加固法,利用化学溶液或胶结剂，采用压力灌注或搅拌混合等措施，使土颗粒胶结起来，达到加固目的。,化学溶液：,以水玻璃溶液为主的浆液,以丙稀酸氨为主的浆液,水泥浆液,以纸浆溶液为主的浆液,施工工艺：,注浆法,旋喷法,深层搅拌法,钻头叶片,喷头,软管,旋喷桩示意图,电化学注浆,